生体組織の三次元的な機能・構造再生に関する研究

生物组织三维功能与结构再生研究

• 批准号: 13J10369
• 负责人: 神戸 裕介
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Cardiovascular Center Research Institute (2014-2015)National Institute of Agrobiological Sciences (2013)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J10369/
• 关键词: FRET; リコンビナントタンパク; バイオマテリアル; シルク; バイオメカニクス; 血管誘導; 組織工学; リコンビナントタンパク質; 培養担体

組織再生過程での細胞と足場材料との相互作用を評価・理解することは再生メカニズムの解明や足場材料の開発に重要な知見を与え得るものの，力学的な評価は限られている．本研究では，細胞―材料間の力学的相互作用を可視化し得る，フォルスター共鳴エネルギー移動（FRET）を利用した張力センサーの開発を行った．本年度は，センサー固定基板上に播種した線維芽細胞の経時蛍光観察を行い，細胞―材料間の力学的相互作用の可視化に取り組んだ．なお，経時観察中にサイトカラシンD（アクチン重合阻害剤）を作用させ，細胞の収縮を引き起こした．サイトカラシンDの作用により，伸展形状を示していた細胞は徐々に収縮し，最終的に球形となった．アクチンの脱重合に伴い，接着斑が徐々に消失したと考えられる．この過程において，まず，細胞の仮足先端部にFRETインデックスが低値を示す，即ち，強い張力が負荷されている領域が現れた．そして，細胞が球形になるとこの領域は消失した．収縮初期では残存している接着斑に張力が集中するも，最終的に全ての接着斑が消失し，細胞―材料間の張力が検出限界以下となったと考えられる．以上より，張力センサーを用いることで，アクチン細胞骨格の構造変化や接着斑の形成・消失に伴う細胞―材料間の力学的な相互作用が可視化できることが示された．生体組織の三次元的な機能・構造再生の達成には，再生部への血管誘導が重要である．そこで本研究では，機能性ペプチドの修飾による，シルクフィブロインゲルへの血管誘導能の付加にも取り組んだ．昨年度作製した血管誘導性ペプチドをゲルに修飾した結果，皮下組織においてゲル埋入部に誘導される血管の面積が約2倍に増加した．また，組織染色の結果，血管誘導によってゲル埋入部の組織置換が促進されることが示された．血管誘導性ペプチド修飾シルクフィブロインゲルは，三次元的な組織再生の達成に有用であると考えられる．

Tissue regeneration process で の cells と foot field material と の を review 価 interaction, understanding す る こ と は regeneration メ カ ニ ズ ム の interpret や foot の open field materials 発 に important な knowledge を with え る も の の, mechanics な review 価 は limit ら れ て い る. This study で は, cell - の mechanics of the interaction between material を visualization し る, フ ォ ル ス タ ー resonance エ ネ ル ギ ー mobile (FRET) を using し た tension セ ン サ ー の open 発 を line っ た. This year は セ ン サ ー fixed substrate に seeding し た line d bud cells の 経 蛍 light 観 examine を い, cell - の mechanics of the interaction between material の visualization に group take り ん だ. な お, 経 観 examine the に サ イ ト カ ラ シ ン D (ア ク チ ン reclosing resistance against tonic) を role さ せ, cell の 収 shrinkage を lead き up こ し た. サ イ ト カ ラ シ ン D の effect に よ り, stretch shape を shown し て い た cells は xu 々 に 収 し, final に spherical と な っ た. Youdaoplaceholder0, チ, チ, the superposition of the <s:1> is に accompanied by えられる, followed by the disappearance of the が and 々に of the たと examination えられる. こ の process に お い て, ま ず, cell の 仮 enough apex department に FRET イ ン デ ッ ク ス が low numerical を す, namely ち, strong が い tension load さ れ て い が る field now れ た. Youdaoplaceholder0 そ て, cell が, spherical になると,, <s:1>, domain て, disappearance, <s:1>, た. 収 early shrinkage で は residual し て い る then spot に tension が concentrated す る も, all final に て の, then disappear が し の tension between cells - material が 検 out under limit と な っ た と exam え ら れ る. Above よ り, tension セ ン サ ー を with い る こ と で, ア ク チ ン cells bone の structure - the や then disappear spot の formation, に with う の mechanics な interactions between cells - material が visualization で き る こ と が shown さ れ た. The な function and structure of the three-dimensional tissue of the body are regenerated to achieve に に, and the へ vascular induction of the regenerated part is が important である. そ こ で this study で は, functional ペ プ チ ド の modified に よ る, シ ル ク フ ィ ブ ロ イ ン ゲ ル へ の blood vessels can induce の plus に も group take り ん だ. Yesterday the annual cropping し た vessels induced ペ プ チ ド を ゲ ル に modified し た result, subcutaneous tissue に お い て ゲ ル embedment of に induced さ れ る vascular の area が に raised し requirement by about 2 times た. Youdaoplaceholder0, tissue staining <s:1> results, vascular-induced によってゲ によってゲ embedded part <s:1> tissue replacement が promotes される された とが された Vasculage-induced ペプチド modification シ シ <s:1> フィブロ フィブロ <s:1> ゲ ゲ えられる えられる に in the three-dimensional な tissue regeneration <s:1> achievement に useful であると examination えられる.

项目成果

Production and cell adhesion activity of recombinant full-length hornet silk protein fused with RGDS peptide

RGDS肽融合重组全长黄蜂丝蛋白的制备及细胞粘附活性

• 发表时间: 2014
• 期刊: Journal of Silk Science and Technology of Japan (日本シルク学会誌)
• 作者: Kambe Y;Kameda T
• 通讯作者: Kameda T

細胞―材料間力学的相互作用の定量化

细胞-材料机械相互作用的量化

• 发表时间: 2014
• 作者: 神戸裕介;富甲直秀;玉田靖
• 通讯作者: 玉田靖

Development of FRET mechanical sensor to visualize cell-material interaction

开发 FRET 机械传感器以可视化细胞与材料的相互作用

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Oda;A. Barolli;E. Spaho;L. Barolli;M. Younas;神戸裕介，村越成恵，浦川宏，木村良晴，山岡哲二;Kambe Y，Kojima K，Tomita N，Tamada Y，Yamaoka T
• 通讯作者: Kambe Y，Kojima K，Tomita N，Tamada Y，Yamaoka T

FRETバイオセンサーによる細胞の牽引力の可視化

使用 FRET 生物传感器可视化细胞牵引力

• 发表时间: 2015
• 作者: S. Shibayama;T. Yoshida;K. Kimihiko;M. Sakashita;W. Takeuchi;N. Taoka;O. Nakatsuka;and S. Zaima;神戸裕介，小島桂，富田直秀，玉田靖，山岡哲二
• 通讯作者: 神戸裕介，小島桂，富田直秀，玉田靖，山岡哲二

ホーネットシルクの原料調達とメディカル素材への応用

大黄蜂丝原料采购及其在医用材料中的应用

• 发表时间: 2013
• 作者: 亀田恒徳;神戸裕介;小島桂;玉田靖
• 通讯作者: 玉田靖